Question

一只熱水瓶原來盛滿了沸水．現將熱水全部倒出，蓋緊瓶塞（不漏氣），這時瓶內空氣溫度為90℃．過了一段時間，溫度降低為50℃（不考慮瓶內殘留水份及水蒸氣的影響）．設大氣壓強為P₀=1.0×10⁵Pa，問：
（1）此時瓶內壓強多大？
（2）設熱水瓶口的橫截面積為10cm²，瓶塞與熱水瓶間的最大靜摩擦力大小為f=7N．至少要用多大的力才能將瓶塞拔出？

Answer 1

分析：（1）熱水瓶內氣體發生等容變化，根據氣體方程求解
（2）由公式F=PS可求出外界的大氣壓力和瓶內氣體壓力．拔出瓶塞需要的力等于外界的大氣壓力減去瓶內氣體壓力．

解答：答：（1）依題意，有
P₀=1.0×10⁵Pa，T₀=273+90=363K，T₁=273+50=323K；
根據查理定律，有

P0

T0

=

P1

T1

代入數據，解得    P₁=8.9×10⁴Pa  
（2）瓶塞內外壓強差為△P=1.1×10⁴Pa．
△F=△P?S=11N
設至少用力F才能將瓶塞拔出，則根據力的平衡：
F=△F+f     解得F=18N
答：（1）此時氣體的壓強是0.89×10⁵ Pa，（2）需要18N的力才能把瓶塞拔出．

點評：本題考查生活中的物理現象以及壓力公式和壓強公式的運用，要求學生平時多觀察、多思考、將生活實際和物理知識緊密聯系起來